JP2004285883A

JP2004285883A - ポンプ装置

Info

Publication number: JP2004285883A
Application number: JP2003077827A
Authority: JP
Inventors: Yasunari Kabasawa; 康成椛澤
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2003-03-20
Filing date: 2003-03-20
Publication date: 2004-10-14

Abstract

【課題】高速に駆動することができるとともに製造コストが嵩まない小型なポンプ装置を提供すること。
【解決手段】ハウジング５の円筒部２が、二つのユニモルフ型圧電アクチュエータ６，７によって閉塞されている。二つのユニモルフ型圧電アクチュエータ６，７は、それぞれの振動板６ａ，７ａが互いに向き合って、振動板６ａ，７ａとの間にポンプ室２ａが形成されている。ポンプ室２ａには吸入口３ａ及び排出口４ａが通じている。吸入口３ａには、ダックビル型逆止弁８が嵌め込まれており、排出口４ａにはダックビル型逆止弁９が嵌め込まれている。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体の流れの向き及び流量を制御するポンプ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特許文献１には、バイモルフ型圧電素子を用いたポンプ装置について記載されている。具体的には、ポンプ室（２）の上下に二つのポンプ駆動用バイモルフ型圧電素子（３）を取り付け、吸入口及び吐出口のそれぞれに流体制御弁用バイモルフ型圧電素子（１０）で構成された流体制御弁（５）を取り付けている。流体制御弁（５）及びポンプ駆動用バイモルフ型圧電素子（３）は、コントローラ（６）によって制御されるようになっている。
【０００３】
コントローラ（６）が二つの流体制御弁用バイモルフ型圧電素子（１０）に電圧を印加して、二つのポンプ駆動用バイモルフ型圧電素子（３）が共にたわんでポンプ室（２）の内容積が増大する時には、コントローラ（６）が吸入口の流体制御弁（５）を開状態にするとともに排出口の流体制御弁（５）を閉状態にする。これにより、吸入口からポンプ室（２）内に流体が流入する。逆に、コントローラ（６）が二つの流体制御弁用バイモルフ型圧電素子（１０）に逆電圧を印加して、二つのポンプ駆動用バイモルフ型圧電素子（３）が共にたわんでポンプ室（２）の内容積が減少する時には、コントローラ（６）が吸入口の流体制御弁（５）を閉状態にするとともに排出口の流体制御弁（５）を開状態にする。これにより、ポンプ室（２）から排出口へ流体が流出する。
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−２６３７６３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載されたポンプ装置では、ポンプ室（２）を膨張・収縮させるために二つのバイモルフ型圧電素子（３）を用い、加えて二つの流体制御弁用バイモルフ型圧電素子（１０）を用いているため、ポンプ装置全体として大型になってしまう。
また、コントローラ（６）でこれら異なる二種の圧電素子（３）、（１０）を同期させて制御することが難しい上、ポンプ装置の製造コストが嵩み、部品点数が増してしまう。
また、流体制御弁（５）が閉状態の場合には、圧電素子（１０）が膨張して吸入口、排出口を完全に閉塞した状態となり、流体制御弁（５）が開状態の場合には、圧電素子（１０）が収縮して吸入口、排出口の一部を閉塞した状態となる。従って、流体制御弁（５）が開状態の場合でも、圧電素子（１０）に流体抵抗が大きく付与されていまい、チャタリングが生じてしまう。更には、チャタリングが生じてしまうため、ポンプ装置を短い周期で高速に駆動することは難しい。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、高速に駆動することができるとともに製造コストが嵩まない小型なポンプ装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明のポンプ装置は、例えば図１〜図２に示すように、
二つのユニモルフ型圧電アクチュエータ（例えば、ユニモルフ型圧電アクチュエータ６、７）の振動板（例えば、振動板６ａ，７ａ）を互いに向かい合わせてこれら二枚の振動板の間にポンプ室（例えば、ポンプ室２ａ）が形成され、前記ポンプ室外から前記ポンプ室内に通じる吸入口（例えば、吸入口３ａ）及び排出口（例えば、排出口４ａ）が形成されており、前記ポンプ室外から前記ポンプ室内に向かった向きにのみ流体を流入させる第一逆止弁（例えば、第一逆止弁８）が前記吸入口に設けられ、前記ポンプ室内から前記ポンプ室外に向かった向きにのみ流体を流出させる第二逆止弁（例えば、第二逆止弁９）が前記排出口に設けられていることを特徴とする。
なお、ここでの流体とは、液体、気体に加えて、粉末といった流動性のあるものをいう。
【０００８】
請求項１に記載の発明では、第一逆止弁が前記ポンプ室外から前記ポンプ室内に向かった向きにのみ流体を流入させるとともに第二逆止弁が前記ポンプ室内から前記ポンプ室外に向かった向きにのみ流体を流出させるから、二つのユニモルフ型圧電アクチュエータによってポンプ室の内容積が増大すれば、流体が吸入口からポンプ室内に流入する。一方、二つのユニモルフ型圧電アクチュエータによってポンプ室の内容積が減少すれば、流体がポンプ室から排出口へ流出する。
【０００９】
第一逆止弁及び第二逆止弁はともに二つのユニモルフ型圧電アクチュエータでの動作にしたがって機械的に動作されるので、本発明のポンプ装置に用いる圧電アクチュエータの数を抑え、ポンプ装置の製造コストを抑えることができ、さらにポンプ装置を動作させる駆動回路の構成を簡素化することができる。
【００１０】
また、ユニモルフ型圧電アクチュエータを向かい合わせたことでポンプ室が形成されているから、従来のようにバイモルフ型圧電アクチュエータを向かい合わせたものと比較しても小型のポンプ装置を提供することができる。つまり、一つのバイモルフ型圧電アクチュエータは電極板の両面にそれぞれ圧電セラミックが形成され、それぞれの圧電セラミック上に電極が形成された積層構造となっているのに対し、一つのユニモルフ型圧電アクチュエータは圧電セラミックが単層なので、ポンプ装置をより小型化することができ、特にユニモルフ型圧電アクチュエータを動作するための信号が印加される電極の一方を振動板とすることによってより小型化することができる。
【００１１】
また、二つのユニモルフ型圧電アクチュエータそれぞれの振動板が向き合ってポンプ室に面しているので、例えば、ユニモルフ型圧電アクチュエータの圧電セラミックや圧電セラミックに信号を供給する少なくとも一つの電極を、振動板のポンプ室側の面と反対側の面に設けることでポンプ室内の流体が電極やそれらに繋がった配線に触れないから、圧電セラミックや電極、配線に防水加工をせずとも、水のような電気の流れる流体であっても本発明のポンプ装置で送ることができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のポンプ装置において、
前記第一逆止弁は先端が前記ポンプ室側に向いたダックビル弁であることを特徴とする。
【００１３】
請求項２に記載の発明では、第一逆止弁は、先端がポンプ室側に向いたダックビル弁であるため、流体の流れを許容する場合に流体の流れる方向に対してほぼ垂直となる方向に開く。従って、第一逆止弁に作用する流体抵抗を非常に小さくすることができ、第一逆止弁にチャタリングが生じない。
また、第一逆止弁に作用する流体抵抗が非常に小さいため、第一逆止弁の開閉動作がポンプ室の膨張・収縮運動に遅れない。そのため、本発明のポンプ装置は、短い周期で高速に駆動することができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のポンプ装置において、
前記第二逆止弁は先端が前記ポンプ室の反対側に向いたダックビル弁であることを特徴とする。
【００１５】
請求項３に記載の発明では、第二逆止弁は、流体の流れを許容する場合に流体の流れる方向に対してほぼ垂直となる方向に開く。従って、第二逆止弁に作用する流体抵抗を非常に小さくすることができ、第二逆止弁にチャタリングが生じない。
また、第二逆止弁に作用する流体抵抗が非常に小さいから、第二逆止弁の開閉動作がポンプ室の膨張・収縮運動に遅れないので、ポンプ装置を短い周期で高速に駆動することができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、請求項１から３の何れか一項に記載のポンプ装置において、
前記二つのユニモルフ型圧電アクチュエータは、共に同期して前記ポンプ室の容積を増大するようにたわむことと、共に同期して前記ポンプ室の容積を減少するようにたわむことを繰り返すように設けられたことを特徴とする。
【００１７】
請求項４に記載の発明では、二つのユニモルフ型圧電アクチュエータが互いにポンプ室の容積を増大する動作と減少する動作を同期して繰り返すため、ポンプ室の膨張時と収縮時との差が大きい。従って、より大流量で流体を送ることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の具体的な態様について説明する。ただし、発明の範囲は図示例に限定されない。
図１は、本発明が適用されたポンプ装置１を示した斜視図であり、図２は、このポンプ装置１の断面図である。
【００１９】
図１、図２に示すように、ポンプ装置１は、円筒部２を有するとともにその円筒部２の側面に吸入ニップル部３及び排出ニップル部４を有したハウジング５と、ハウジング５の円筒部２を閉塞するように設けられた互いに同構成、同寸、同形状のユニモルフ型圧電アクチュエータ６，７と、吸入ニップル部３内に嵌め込まれた第一逆止弁８と、排出ニップル部４内に嵌め込まれた第二逆止弁９と、を具備する。
【００２０】
ユニモルフ型圧電アクチュエータ６は、シム材であり絶縁性及び可撓性を有する振動板６ａの上に、第一薄膜電極６ｂ、厚み方向に分極された圧電セラミック６ｃ、第二薄膜電極６ｄの順に積層した積層構造となっている。ユニモルフ型圧電アクチュエータ７も、ユニモルフ型圧電アクチュエータ６と同様に、振動板７ａの上に第一薄膜電極７ｂ、厚み方向に分極された圧電セラミック７ｃ、第二薄膜電極７ｄの順に積層した積層構造となっている。ここで、ユニモルフ型圧電アクチュエータ６，７の何れでも、第一薄膜電極６ｂ，７ｂ及び第二薄膜電極６ｄ，７ｄは圧電セラミック６ｃ，７ｃ及び振動板６ａ，７ａに比較して薄い。
【００２１】
圧電セラミック６ｃ，７ｃそれぞれの分極の向きは、振動板６ａ，７ａ側が正となる向きであっても良いし、振動板６ａ，７ａ側が負となる向きであっても良い。また、ユニモルフ型圧電アクチュエータ６の圧電セラミック６ｃの分極の向きは、ユニモルフ型圧電アクチュエータ７の圧電セラミック７ｃの分極の向きと同じであっても良いし、反対であっても良い。
【００２２】
何れのユニモルフ型圧電アクチュエータ６，７でも、圧電セラミック６ｃ，７ｃ上に成膜された第二薄膜電極６ｄ，７ｄにはリード線１０がそれぞれ接続されており、振動板６ａ，７ａとの間に形成された第一薄膜電極６ｂ，７ｂにはリード線１１がそれぞれ接続されている。ユニモルフ型圧電アクチュエータ６のリード線１０は、リード線１１及び振動板６ａと電気的に絶縁されており、ユニモルフ型圧電アクチュエータ７のリード線１０は、リード線１１及び振動板７ａと電気的に絶縁されている。そして、何れのユニモルフ型圧電アクチュエータ６，７でも、リード線１０，１１は図示しない駆動回路に接続されており、駆動回路によって第一薄膜電極６ｂと第二薄膜電極６ｄとの間に交流電圧が印加されるとともに第一薄膜電極７ｂと第二薄膜電極７ｄとの間に交流電圧が印加されるようになっている。
【００２３】
ユニモルフ型圧電アクチュエータ６，７は、それぞれの振動板６ａ，７ａが円筒部２の内面側で互いに向き合うように円筒部２に嵌め込まれており、それぞれ円筒部２の外側に第二薄膜電極６ｄ、７ｄが位置している。振動板６ａ，７ａ、圧電セラミック６ｃ，７ｃ、第二薄膜電極６ｄ，７ｄそれぞれの厚み方向がいずれも円筒部２の中心軸の方向に対して平行となっている。円筒部２及びユニモルフ型圧電アクチュエータ６，７の振動板６ａ，７ａによって包囲された内部空間がポンプ室２ａとされており、振動板６ａ，７ａの形状の変位に応じて適宜容積が変わるように設定されている。
【００２４】
ハウジング５の円筒部２の側面には、吸入ニップル部３及び排出ニップル部４が突出するように設けられている。吸入ニップル部３には、ポンプ室２ａまで貫通した吸入口３ａが形成されており、排出ニップル部４には、ポンプ室２ａまで貫通した排出口４ａが形成されている。
【００２５】
第一逆止弁８は、図３に示すように可撓性・弾性を有する材料でダックビル状（アヒルのくちばし形状）に形成されており、ダックビル弁である。ここで、図３は第一逆止弁８を三方向から見て示した三面図であり、図３（ａ）は図２と同一方向に見た場合の第一逆止弁８の側面図であり、図３（ｂ）は第一逆止弁８の正面図であり、図３（ｃ）は第一逆止弁８の上面図である。
【００２６】
詳細に説明すると、第一逆止弁８の外面８ａは、先端８ｃにいくにつれて厚さＴが薄くなるようにテーパ状に形成されている。第一逆止弁８の内側には開口部が形成されており、その内面８ｂは先端８ｃにいくにつれて厚み方向の開口部の長さｈが小さくなるようにテーパ状に形成されている。第一逆止弁８を正面視して、第一逆止弁８の先端８ｃには、厚み方向に垂直な方向に長尺な線状の亀裂８ｄが形成されており、この亀裂８ｄは第一逆止弁８の外側から内側まで通じている。この第一逆止弁８では、第一逆止弁８が自然状態である場合又は第一逆止弁８の外面８ａの圧力が内面８ｂの圧力以上となる場合、亀裂８ｄが閉じるようになっており、これにより、第一逆止弁８は外部から内側へ流体が流動することを阻止するようになっている。一方、第一逆止弁８の外面８ａの圧力が内面８ｂの圧力より小さい場合、第一逆止弁８が弾性変形して亀裂８ｄが開くようになっており、これにより、第一逆止弁８は内側から亀裂８ｄを通じて外側へ流体が流動することを許容するようになっている。従って、第一逆止弁８は、内部の開口部から亀裂８ｄを通じて外部に向かった向きにのみ流体を流すものである。
【００２７】
第二逆止弁９は、第一逆止弁８と同じ材料で同じ形状に形成されたダックビル弁であり、第一逆止弁８の外面８ａには第二逆止弁９の外面９ａ、第一逆止弁８の内面８ｂには第二逆止弁９の内面９ｂ、第一逆止弁８の先端８ｃには第二逆止弁９の先端９ｃ、第一逆止弁８の亀裂８ｄには第二逆止弁の亀裂９ｄが対応しているので、詳細な説明は省略する。
【００２８】
以上の構成された第一逆止弁８は吸入ニップル部３の吸入口３ａに嵌め込まれており、第一逆止弁８の先端８ｃがポンプ室２ａに向き、第一逆止弁８の開口部がポンプ室２ａの反対側に向いて開放している。第二逆止弁９は排出ニップル部４の排出口４ａに嵌め込まれており、第二逆止弁９の開口部がポンプ室２ａに向いており、第二逆止弁９の先端９ｃがポンプ室２ａの反対側を向いて開放している。
【００２９】
次に、ポンプ装置１の動作について説明する。
駆動回路がユニモルフ型圧電アクチュエータ６，７に所定周期の交流電圧を印加する。ここで、振動板６ａ，７ａに印加される信号及び第二薄膜電極６ｄ，７ｄに印加される信号は同期しており、ユニモルフ型圧電アクチュエータ６がポンプ室２ａの容積を減少する方向に伸縮すると、ユニモルフ型圧電アクチュエータ７もポンプ室２ａの容積を減少する方向に伸縮し、ユニモルフ型圧電アクチュエータ６がポンプ室２ａの容積を増大する方向に伸縮すると、ユニモルフ型圧電アクチュエータ７もポンプ室２ａの容積を増大する方向に伸縮する。
【００３０】
例えば、圧電セラミック６ｃ，７ｃの分極の方向がそれぞれ第二薄膜電極６ｄ，７ｄから振動板６ａ，７ａに向いている場合、振動板６ａ，７ａを相対的に高電位、第二薄膜電極６ｄ，７ｄを相対的に低電位となるような信号をユニモルフ型圧電アクチュエータ６，７それぞれに印加されることによって、それぞれのユニモルフ型圧電アクチュエータ６，７の圧電セラミック６ｃ，７ｃは、第二薄膜電極６ｄ，７ｄ側が伸び、振動板６ａ，７ａが縮む。これにより、図４に示すようにユニモルフ型圧電アクチュエータ６，７が共にポンプ室２ａの容積が増大する方向にたわむ。一方、振動板６ａ，７ａを相対的に低電位、第二薄膜電極６ｄ，７ｄを相対的に高電位となるような信号をユニモルフ型圧電アクチュエータ６，７それぞれに印加されることによって、それぞれのユニモルフ型圧電アクチュエータ６，７の圧電セラミック６ｃ，７ｃは、第二薄膜電極６ｄ，７ｄ側が縮み、振動板６ａ，７ａが伸びる。これにより、図４に示すようにユニモルフ型圧電アクチュエータ６，７が共にポンプ室２ａの容積が減少する方向にたわむ。
【００３１】
ユニモルフ型圧電アクチュエータ６，７が共に図４に示すようにたわんだ場合、ポンプ室２ａ内の圧力がポンプ室２ａ外の圧力より低くなって、ポンプ室２ａの内容積が大きくなる。これにより、吸入ニップル部３では第一逆止弁８の亀裂８ｄが開き、第一逆止弁８は開状態となって流体が吸入口３ａから第一逆止弁８の亀裂８ｄを通じてポンプ室２ａ内に流入することを許容する。一方、排出ニップル部４では第二逆止弁９の亀裂９ｄが閉じ、第二逆止弁９は閉状態となって流体がポンプ室２ａ内から外部に流出することを阻止する。ここで、第一逆止弁８の亀裂８ｄが流体の流線に対して垂直となるように開くので、第一逆止弁８に作用する流体抵抗が非常に低く、チャタリングが発生しにくい。
【００３２】
ユニモルフ型圧電アクチュエータ６，７が共に図５に示すようにたわんだ場合、ポンプ室２ａ内の圧力がポンプ室２ａ外の圧力より高くなって、ポンプ室２ａの内容積が小さくなる。これにより、吸入ニップル部３では第一逆止弁８の亀裂８ｄが閉じ、第一逆止弁８は閉状態となって流体が吸入口３ａからポンプ室２ａ内に流入することを阻止する。一方、排出ニップル部４では第二逆止弁９の亀裂９ｄが開いて、第二逆止弁９は開状態となって流体がポンプ室２ａ内から第二逆止弁９の亀裂９ｄを通じて外部へ流出することを許容する。ここで、第二逆止弁９の亀裂９ｄが流体の流線に対してほぼ垂直となるように開くので、第二逆止弁９に付与される流体抵抗が非常に低く、チャタリングが発生しにくい。
【００３３】
以上のように、ポンプ装置１は、図４のようなユニモルフ型圧電アクチュエータ６，７のたわみと図５のようなユニモルフ圧電アクチュエータ６，７のたわみとの繰り返しにより、吸入口３ａからポンプ室２ａに流体を吸入することとポンプ室２ａから排出口４ａに流体を排出することを繰り返し、流体の流れの向きと流量を制御する。ここで、駆動回路が印加する交流電圧の単位時間当たりの振動数を制御することによって、ユニモルフ型圧電アクチュエータ６，７の振動数が制御され、駆動回路が交流電圧の大きさを制御することによってユニモルフ型圧電アクチュエータ６，７のたわみの大きさが制御され、これにより流体の流量が制御される。また、同構成、同寸、同形状の圧電アクチュエータ６，７を用いることによりその動作を容易に同期することができる。そして、第一逆止弁８及び第二逆止弁９が電気的信号によって弁として機能するものではなく、内外の圧力の変位で自動的に開閉するので、ユニモルフ型圧電アクチュエータ６，７に同期して動作させる信号を第一逆止弁８及び第二逆止弁９に送信する必要がない。したがって、ポンプ装置１は、圧電アクチュエータ６，７のみを同期するように動作すれば、第一逆止弁８及び第二逆止弁９もそれに同期して機械的に動作するので、駆動回路の構成を簡素化できる。
【００３４】
以上のようなポンプ装置１は、インクジェットプリンタ、液体燃料型燃料電池、医療用機器、分析用機器、その他液体、気体、粉末といった流動性のあるものを送る機構を有する装置に用いることができる。
【００３５】
例えば、ポンプ装置１を図６に示すような燃料改質型の小型燃料電池システム５０に用いることができる。この小型燃料電池システム５０は、化学燃料と水を混合した液体の燃料５１を貯留した燃料タンク５２と、燃料タンク５２を着脱自在とするように設けられた発電モジュール５３と、を備える。発電モジュール５３は、気化器５６と、水蒸気改質反応器５７と、水性シフト反応器５８と、選択酸化反応器５９と、燃料電池６０と、を備える。
燃料タンク５２が発電モジュール５３に装着されると、発電モジュール５３の下面に設けられた管５４が、燃料タンク５２の頭頂部に設けられた流出口５５に挿入され、燃料タンク５２内の燃料５１が毛細管現象によって管５４まで満たされる。管５４内には上記ポンプ装置１が配設されているが、ポンプ装置１の吸入ニップル部３は下方の燃料タンク５２側になり、ポンプ装置１の排出ニップル部４は上方の気化器５６側になっている。管５４まで満たされた燃料５１は、ポンプ装置１によって燃料タンク５２から気化器５６に送られる。そして、燃料５１は気化器５６で気化し、気化器５６で気化した混合気は水蒸気改質反応器５７で水素ガスと二酸化炭素に改質され、更に水性シフト反応器５８及び選択酸化反応器５９によって混合気に微量に含んだ一酸化炭素が二酸化炭素に無毒化され、最終的に燃料電池６０に水素が送られる。燃料電池６０では水素と酸素が水に電気化学反応する際に電気エネルギーが生じ、電気エネルギーが外部電気器機に供給される。
【００３６】
以上のように、本実施形態のポンプ装置１には、二つのユニモルフ型圧電アクチュエータ６，７以外の圧電アクチュエータを用いていない。従って、四つの圧電アクチュエータを用いた従来のポンプ装置と比較しても、ポンプ装置１の製造コスト・部品点数の削減を図ることができる。また、従来のように四つの圧電アクチュエータを同期させて駆動する場合よりも、二つのユニモルフ型圧電アクチュエータ６，７を同期させて駆動することの方が容易であり、駆動回路を簡単な構成とすることができる。
【００３７】
また、ユニモルフ型圧電アクチュエータ６，７がバイモルフ型圧電アクチュエータよりも薄型であるから、従来のようなバイモルフ型圧電アクチュエータを用いたポンプ装置と比較しても、このポンプ装置１は小型である。
【００３８】
また、二つのユニモルフ型圧電アクチュエータ６，７それぞれの振動板６ａ，７ａが向き合っているから、二枚の振動板６ａ，７ａがポンプ室２ａに面しており、第一薄膜電極６ｂ，７ｂ及び第二薄膜電極６ｄ，７ｄがポンプ室２ａの外側にある。従って、ポンプ室２ａ内の流体が第一薄膜電極６ｂ，７ｂ及び第二薄膜電極６ｄ，７ｄ並びにそれらに接続されたリード線１０，１１に触れないから、どのような流体であってもユニモルフ型圧電アクチュエータ６，７に流体に対する防護加工をせずとも、このポンプ装置１で送ることができる。
【００３９】
また、第一逆止弁８及び第二逆止弁９がダックビル弁であり、それぞれの先端８ｃ，９ｃが流体の流れる方向に向いているから、それぞれの亀裂８ｄ，９ｄは流体の流れる方向に対してほぼ垂直な方向に開口する。従って、第一逆止弁８及び第二逆止弁９がそれぞれ開状態となって流体が流れても、第一逆止弁８、第二逆止弁９に作用する流体抵抗は非常に小さい。従って、第一逆止弁８、第二逆止弁９にチャタリングが生じず、ポンプ装置１が静かに動作する。
【００４０】
また、第一逆止弁８、第二逆止弁９に作用する流体抵抗が非常に小さいから、第一逆止弁８、第二逆止弁９の開閉動作がポンプ室２ａの膨張・収縮運動に遅れないので、ユニモルフ型圧電アクチュエータ６，７を短い周期で駆動することができ、結果としてポンプ装置１を高速で駆動することができる。
【００４１】
また、ユニモルフ型圧電アクチュエータ６，７が同期して駆動されるため、図４に示すようにユニモルフ型圧電アクチュエータ６，７がたわんだ時のポンプ室２ａの内容積と、図５に示すようにユニモルフ型圧電アクチュエータ６，７がたわんだ時のポンプ室２ａの内容積との差は、非常に大きい。従って、ポンプ装置１で送ることのできる流量が大きい。
【００４２】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の改良並びに設計の変更を行っても良い。
例えば、第一逆止弁８及び第二逆止弁９ともにダックビル弁としたが、どちらか一方がダックビル弁であっても良いし、どちらもダックビル弁でなくても良い。ダックビル弁以外の逆止弁としては、（１）ばね式の逆止弁、（２）リフト式の逆止弁、（３）スイング式の逆止弁、（４）ダイヤフラム式の逆止弁が挙げられるが、ポンプ装置１の小型化・チャタリング防止の観点から第一逆止弁８及び第二逆止弁９ともに同じ形状・同じ材質からなるダックビル弁であることが望ましい。
また、圧電アクチュエータ６，７に第一薄膜電極６ｂ，７ｂを設けずに、その代わりに振動板６ａ，７ａが導電性を有して電極を兼ねても良い。振動板６ａ，７ａが電極を兼ねれば圧電アクチュエータ６，７が薄いので、ポンプ装置１を更に小型化することができる。この場合、振動板６ａ，７ａのポンプ室２ａに面した面に絶縁膜をコーティングすると良い。
【００４３】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、第一逆止弁及び第二逆止弁はともに二つのユニモルフ型圧電アクチュエータでの動作にしたがって機械的に動作されるので、本発明のポンプ装置に用いる圧電アクチュエータの数を抑え、ポンプ装置の製造コストを抑えることができ、さらにポンプ装置を動作させる駆動回路の構成を簡素化できる。
また、ユニモルフ型圧電アクチュエータを向かい合わせたことでポンプ室が形成されているから、従来のようにバイモルフ型圧電アクチュエータを向かい合わせたものと比較しても小型のポンプ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されたポンプ装置を示した斜視図である。
【図２】図１に示されたポンプ装置を破断して示した断面図である。
【図３】図１に示されたポンプ装置に用いられる逆止弁を示した三面図である。
【図４】ポンプ室が膨張した状態のポンプ装置を示した断面図である。
【図５】ポンプ室が収縮した状態のポンプ装置を示した断面図である。
【図６】図１に示されたポンプ装置を用いた燃料改質型燃料電池システムを一部破断して示した斜視図である。
【符号の説明】
１ポンプ装置
２ａポンプ室
３ａ吸入口
３ｂ排出口
６、７ユニモルフ型圧電アクチュエータ
６ａ、７ａ振動板
６ｂ、７ｂ第一薄膜電極
６ｃ、７ｃ圧電セラミック
６ｃ、７ｄ第二薄膜電極
８第一逆止弁
８ｃ第一逆止弁の先端
９第二逆止弁
９ｃ第二逆止弁の先端

Claims

二つのユニモルフ型圧電アクチュエータの振動板を互いに向かい合わせてこれら二枚の振動板の間にポンプ室が形成され、前記ポンプ室外から前記ポンプ室内に通じる吸入口及び排出口が形成されており、前記ポンプ室外から前記ポンプ室内に向かった向きにのみ流体を流入させる第一逆止弁が前記吸入口に設けられ、前記ポンプ室内から前記ポンプ室外に向かった向きにのみ流体を流出させる第二逆止弁が前記排出口に設けられていることを特徴とするポンプ装置。
前記第一逆止弁は先端が前記ポンプ室側に向いたダックビル弁であることを特徴とする請求項１に記載のポンプ装置。
前記第二逆止弁は先端が前記ポンプ室の反対側に向いたダックビル弁であることを特徴とする請求項１又は２に記載のポンプ装置。
前記二つのユニモルフ型圧電アクチュエータは、共に同期して前記ポンプ室の容積を増大するようにたわむことと、共に同期して前記ポンプ室の容積を減少するようにたわむことを繰り返すように設けられたことを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載のポンプ装置。